Том 23, № 1 (2023)
Статьи
Получение новых замещённых имидазолоновых производных на основе 1-(2-оксо-2-фенилэтилиден) пирроло[3,2,1-ij]хинолин-2-онов
Аннотация
Продемонстрирована возможность получения новых биологически активных молекул, содержащих в своей структуре привилегированный фрагмент имидазолона, посредством катализируемого кислотой Бренстеда взаимодействия 1,3-диметилмочевины с 1-(2-оксо-2-фенилэтилиден)пирроло[3,2,1-ij]хинолин-2-онами. Наличие активной оксоилиденовой системы в последних позволяет вводить данные соединения в реакции циклизации с различными бинуклеофильными агентами. Выбор такого N,Nбинуклеофила, как 1,3-диметилмочевина, позволил получить серию новых 1-(оксоимидазолил)пирроло[3,2,1-ij]хинолин-2-онов в катализируемом пара-толуолсульфоновой кислотой процессе, проводимом при кипячении в ацетонитриле и десятикратном избытке 1,3-диметилмочевины. На основе данных ЯМР 1 H спектроскопии было установлено, что 1-(оксоимидазолил)пирроло[3,2,1-ij]хинолин-2-оны в растворе претерпевают кетоенольную таутомерию, о чем свидетельствуют дублирование сигналов характеристических протонов и наличие сигнала протона гидроксильной группы в области 4.95 м.д. в ЯМР 1 H спектрах полученных соединений. Исходя из экспериментальных данных, нами был представлен возможный механизм реакции. Предполагается, что реакция протекает через последовательное межмолекулярное присоединение 1,3-диметилмочевины к 1-фенацилиденпирроло[3,2,1-ij]хинолин-2-онам, внутримолекулярную циклизацию с последующим отщеплением молекулы воды.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):4-10
4-10
4-Этоксиметилен-2-фенил-5(4Н)-оксазолон в реакциях с различными гетероциклическими аминами
Аннотация
Анализ литературных данных показал, что сведений о поведении 5(4Н)-оксазолонов c аминами в условиях реактора герметичных сосудов, позволяющих с разными аминами получать гетероциклические системы, не имеется. Нами был разработан и представлен легкий, быстрый, надежный и инновационный метод получения нового ряда соединений, обладающих синтетическим и биологическим потенциалом, на основе взаимодействия 4-этоксиметилен-2-фенил-5(4Н)-оксазолона и гетероциклических аминов с различным размером цикла и набором гетероатомов, с использованием реактора герметичных сосудов. На основании полученных результатов было установлено, что превращение протекает по механизму нуклеофильного присоединения Михаэля. Обсуждена схема проведенного взаимодействия. Первоначально происходит атака аминогруппы используемого амина по экзоциклической С=С связи исходного субстрата – этоксиметиленоксазолона, протекающая с отщеплением хорошо уходящей этоксигруппы в виде молекулы этанола, что приводит к конечным 4-гетариламинометилиденовым производным оксазол-5(4Н)-она. В ходе работы установлено, что использование реактора герметичныхсосудов позволяет сокращать время протекания превращений, добиваться повышения селективности и выходов целевых продуктов по сравнению с обычным типом активации реакционной смеси, таким как при кипячении в этиловом спирте. Показано, что на скорость протекания реакции оказывает влияние не только тип активации, но и природа используемого растворителя. Установлено, что в данных условиях превращение протекает с сохранением оксазол-5(4Н)-онового кольца. Контроль за ходом реакций, определение индивидуальности и идентификация полученных соединений осуществлялись методами ТСХ, элементного анализа, ИК-, ЯМР-спектроскопии.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):11-17
11-17
Cвободно-радикальная привитая сополимеризация акриламида, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия и хитозана
Аннотация
Предложен метод получения водорастворимого привитого сополимера сложной структуры на основе хитозана, акриламида (АА) и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия (АМПС-Na) с целью получения флокулянта, устойчивого к действию солей поливалентных металлов и высокихтемператур, а также с возможным применением в качестве агента для разведки и добычи нефти. К явным преимуществам данного сополимера можно отнести наибольшую подверженность биодеструкции благодаря включению в состав сополимера природного биополимера, что важно для сохранности экологии, и эффективность его синтетических аналогов. Привитую сополимеризацию АА и АМПС-Na на реакционно-способные группы хитозана проводили в концентрированных водных растворах в среде азота, с использованием комбинированной инициирующей системы сложного состава при заданном соотношении мономеров [АА]>[АМПС-Na]. Изучение кинетики привитой сополимеризации проводили с помощью термометрического метода. Сделана попытка дать математическое описание реакции прививки мономеров АА и АМПС-Na на хитозан. Проведен ИК-спектральный анализ сополимеров. Изучение скорости реакции и молекулярных характеристик полученных сополимеров проводили при варьировании концентраций хитозана, мономеров, соотношения компонентов инициирующей системы и температуры проведения реакции на стадии синтеза. Установлено расчётное значение усреднённой энергии активации сополимеризации в диапазоне температур 10–25°С. О молекулярном составе и предполагаемом строении привитых сополимеров судили по результатам вискозиметрического и седиментационного анализов. Результаты данной работы позволят получать привитые сополимеры с заданными свойствами и структурой для использования в таких областях, как очистка сточных и промышленных вод и добыча полезных ископаемых.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):18-27
18-27
Тонкослойная хроматография некоторых статинов в водно-органических подвижных фазах, модифицированных буферными растворами
Аннотация
Методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) изучено влияние ряда факторов на хроматографические свойства статинов (аторвастатина, розувастатина, симвастатина) в нормально-фазовом и обращенно-фазовом режимах хроматографирования с целью выбора наиболее эффективных аналитическихсистем для суммарного и раздельного определения статинов в фармацевтических препаратах. Исследование проводили методом восходящей ТСХ на коммерческих пластинах с полярной, слабополярной и неполярной фазами. Установлены факторы, существенно влияющие на эффективность и селективность хроматографического разделения статинов: природа неподвижной фазы (НФ), природа подвижной фазы (ПФ), природа и концентрация органического растворителя подвижной фазы, ионная сила раствора. Выявлено, что наиболее эффективной НФ являются обращенно-фазовые пластины RP-18, на которых статины разделяются с высоким значением числа теоретических тарелок (N) и наименьшим значением высоты эквивалентной теоретической тарелки (H). Из органических растворителей эффективным оказался апротонный растворитель ацетонитрил, который в ПФ состава ацетонитрил–вода (70:30) дает лучшие результаты хроматографического разделения статинов. Найдено, что при увеличении ионной силы раствора в диапазоне 0,1–1,5 моль (КСl) подвижность статинов изменяется незначительно, что сопровождается существенным размыванием хроматографическихзон и ухудшением разделения статинов, в связи с чем в дальнейших исследованияхсильный электролит не вводился. В выбранных оптимальныхусловиях разделены бинарные смеси аторвастатина и симвастатина. Найдено, что наибольшая селективность разделения наблюдается в ПФ ацетонитрил – фосфатный буфер (70:30) при рН 3. При оптимизации условий хроматографирования проведено количественное определение аторвастатина в лекарственных препаратах «АторвастатинOBL», «Липримар» и «Тулип». Правильность и достоверность определения устанавливали применением стандартного препарата аторвастатина, Sr не превысило 0,01–0,02.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):28-38
28-38
Электроаналитические свойства немодифицированных имодифицированных полианилиномпланарных сенсоров, чувствительных к доксициклину
Аннотация
Доксициклин обладает широким спектром противомикробных и противовоспалительных свойств и используется для лечения различных инфекционных заболеваний. Для определения тетрациклиновых антибиотиков в различных объектах применяются спектроскопические, хроматографические, электрохимические, иммуноферментные и др. методы. Планарные сенсоры позволяют экспрессно детектировать антибиотики в малых объемах проб. Разработаны планарные потенциометрические сенсоры на основе ионных ассоциатов доксициклин – тетрафенилборат (Cопт = 2–3%), модификатор – полианилин, для количественного определения доксициклина. Установлено, что для немодицифицирвоанных сенсоров интервалы линейности электродных функций составляют 1×10-4 – 5×10-3 М, Сmin – 5,0×10-5 М, угловые коэффициенты – 50±2 мB/pC, время отклика – 25 с. Показано, что введение модификатора в углеродсодержащие чернила сенсоров приводит к стабилизации их потенциала, к увеличению угловых коэффициентов электродных функций (56±1), уменьшению времени отклика (20 с) и снижению предела обнаружения (4,0 ×10-5 М). Сенсоры, чувствительные к доксициклину, характеризуются селективностью по отношению к основному иону (Ki/j <<1) и к неорганическим катионам (Ki/j (K+) = 0,61; Ki/j (Na+) = 0,01; Ki/j (Mg2+) = 0,01; Ki/j(Ca2+) = 0,09) и свидетельствуют о возможности определения доксициклина в биологических жидкостях человека. На фоне жидкости ротовой полости (ЖРП) происходит уменьшение угловых коэффициентов электродных функций (45±1 мВ/рС), что связано с фоновым влиянием ЖРП. Разработанные планарные сенсоры применены для определения доксициклина в лекарственных и биологических средах.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):39-50
39-50
Определение антропогенного загрязнения по физико-химическим характеристикам талого снега
Аннотация
Состояние окружающей среды в городах определяется степенью загрязнения отдельных компонентов окружающей среды. Геохимические аномалии в городских агломерациях часто образуются в депонирующих загрязнение средах: почвенный, снежный покров, донные отложения. Цель исследования – экологический мониторинг антропогенного воздействия в разных района хг. Смоленска и г. Вязьмы по физико-химическим характеристикам талого снега. Объектом исследования был выбран снег, так как он накапливает в себе многие вещества, поступающие в атмосферу, а впоследствии может стать источником вторичного загрязнения почвенного покрова, подземных и поверхностных вод. Определялись органолептические показатели (запах, цветность, мутность, наличие осадка в талой воде), химические показатели (количество взвешенных частиц, pН, общая жесткость, общая минерализация, количество органических веществ). Проводились определения на наличие хлорид-ионов (Cl- ), сульфат-ионов (SO4 2-), нитрат-ионов (NO3 - ), нитрит-ионов (NO2 - ), гидрокарбонат-ионов (HCO3 - ) и ионов некоторых тяжелых металлов (Pb2+, Cu2+, Fe3+). Параллельно проводилась биоиндикация исследуемых проб на кресс-салате. Был установлен низкий уровень загрязнения г. Смоленска и г. Вязьмы. Наибольший вклад в формирование уровня загрязнения в холодный период года вносят концентрации взвешенных веществ, соединения железа и марганца, концентрация которых превышает ПДК. Концентрация примесей зависит от удаленности от крупных промышленных объектов, авто- и ж/д-объектов, санитарно-технического состояния и режима уборки территории. Наиболее чистые – это придворовые территории Смоленска и Вязьмы. Наибольшую часть загрязнения снега дает ТЭЦ и транспорт. Самыми неблагополучными оказались пробы, взятые вблизи автостоянок, ж/д-путей и недалеко от ТЭЦ.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):51-61
51-61
Способ кислотного извлечения радионуклидов из увеличенных навесок почвы с использованием автоклавного разложения
Аннотация
Специфика ядерных испытаний, проведенных на территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона, привела к возникновению различных, отличающихся между собой уровнями радиоактивного загрязнения и радионуклидным составом, участков. При этом растворимость радиоактивных частиц существенно различается. Традиционно наличием малорастворимых, остеклованных частиц характеризовалась площадка «Опытное поле», что обусловливалось особенностями, присущими наземным испытаниям ядерного оружия, а именно взаимодействием высокотемпературной области взрыва с почвенными частицами. Наличие подобных малорастворимых частиц в почвенном покрове делает невозможным использование в радиохимическом анализе растворов HCl и HNO3 с концентрацией 6–8 моль/л, наиболее часто используемых в методиках определения содержания радионуклидов 90Sr и 239+240Pu. Рассмотрены способы разложения почвы при определении содержания техногенных радионуклидов в почвах полигона с помощью смесей минеральных кислот. Цель – разработка способа кислотного извлечения техногенных радионуклидов из увеличенных навесок почвы с использованием автоклавного разложения. Для определения оптимальных параметров автоклавного разложения использовалась проба почвы с пренебрежимо малым содержанием техногенных радионуклидов; для отработки способа кислотного извлечения – образец почвы, отобранный на территории испытательной площадки «Опытное поле». В качестве оптимального индикатора кислотного выделения использовался радионуклид 137Cs, ввиду его прочной фиксации на глинистых и минеральных частицах почвы и легкости его детектирования по дочернему гамма-излучению. Автоклавное разложение проводилось путем растворения исследуемых образцов в смеси концентрированных минеральных кислот (37% HCl, 59% HNO3, 46% HF и 95% H2SO4). Удельная активность радионуклидов определялась с помощью гамма-спектрометра ВЕ3830 с детектором из особо чистого германия (фирма Canberra, США), масса неразложившегося почвенного остатка определялась гравиметрическим методом (аналитические весы PA214С, фирма Ohaus, США). Наиболее полное извлечение радионуклида 137Cs происходит при использовании концентрированных растворов HF (индивидуально либо в смеси с другими минеральными кислотами). Степень извлечения 137Cs составила 85–100%. Наихудшие результаты показало применение смеси кислот 3HCl:HNO3 – степень извлечения 137Cs в этом случае не превысила 20%. Эффективность разложения навесок почвы массой 10 г концентрированным раствором HF при температурах от 120 до 160 ºC составила ≥95%.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):62-69
62-69
Изучение адсорбции ионов кадмия из растворов на природном и модифицированных диатомитах
Аннотация
Поиск новых технологий очистки природных и сточных вод не теряет своей актуальности. Тяжелые металлы являются наиболее опасными загрязнителями. Наибольшей токсичностью среди них обладает кадмий, вызывая при техногенном загрязнении водной среды серьезные экологические проблемы, поэтому его извлечение является актуальной задачей. Проведен анализ зарубежных исследований по извлечению ионов кадмия. Адсорбция кадмия исследовалась многими авторами и описана во многих работах на каолинах оксидах/гидрооксидах железа, в отличие от кремнистых пород. Для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов предлагается сорбционный метод с использованием природного и модифицированного диатомита. Целью явилось изучение сорбционной активности диатомита по отношению к ионам кадмия. В статических условиях были исследованы процессы физико-химического модифицирования диатомита для извлечения ионов кадмия из водных растворов, изучено влияние времени и рН на величину сорбции, определены оптимальные условия сорбционного извлечения, построены изотермы адсорбции, получены количественные характеристики величин адсорбции ионов кадмия на поверхности модифицированных сорбентов, оценена принципиальная возможность использования диатомитов для очистки кадмий содержащих сточных вод. На основании полученных данных можно заключить, что кислотная активация не способствует адсорбции (наблюдается даже отрицательная адсорбция), что подтверждает подвижность кадмия в области низких рН. С увеличением щелочности велика вероятность образования катиона гидроксокадмия (CdOH)+, что также понижает мобильность этого металла. Термическая активация показывает стабильную адсорбцию по отношению к Cd+2, что дает основание предположить возможность использования такой активации диатомита для сорбции кадмия и других металлов, то есть при комплексном загрязнении.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):70-76
70-76
Изучение закономерностей накопления наиболее опасных экотоксикантов в дикорастущем лекарственном растительном сырье различных экотопов Воронежской области
Аннотация
Воронежская область – один из важнейших районов земледелия и растениеводства. Целью исследования являлось изучение закономерностей накопления наиболее опасных тяжелых металлов в дикорастущем лекарственном растительном сырье различных экотопов Воронежской области. Изучалось накопление тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия, никеля, меди, цинка, кобальта, хрома) и мышьяка на примере 10 видов лекарственных растений, произраставших в 51 экотопе Воронежской области. При анализе средних значений коэффициентов накопления тяжелых металлов и мышьяка всеми изучаемыми видами лекарственного растительного сырья можно построить ряд убывания общей средней эффективности аккумуляции определяемых элементов данными растениями, который выглядит следующим образом: цинк > медь > кадмий > кобальт > никель > мышьяк > хром > свинец > ртуть. При анализе значений коэффициентов накопления построены ряды убывания эффективности аккумуляции элементов во всех изучаемых видах лекарственного растительного сырья. Детальный анализ особенностей накопления тяжелых металлов и мышьяка из почв в лекарственном растительном сырье показал наличие тесной положительной взаимосвязи между концентрациями в почве и растениях для большинства определяемых элементов, что указывает на преимущественное загрязнение растительного сырья через грунт.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):77-85
77-85
Золотые нанозвезды как фотоагент при антимикробном воздействии инфракрасного (808 нм) лазерного излучения
Аннотация
Синтезированы и охарактеризованы золотые нанозвезды со средним диаметром ядра 122,2 нм и длиной шипов 114,6 нм в концентрации 5,36×1010 шт/мл с максимумом поглощения 840 нм. Золотые нанозведы были покрыты тиолированным полиэтиленгликолем, его количество составило около 8×104 молекул на 1 частицу и около 4,4×1015 молекул/мл в коллоиде. Дзета-потенциал золотых нанозвезд, покрытых PEG-SH, составил −2,3 мВ. Исследовано сочетанное влияние золотых нанозвезд и низкоинтенсивного инфракрасного (808 нм) лазерного излучения на бактерии Staphylococcus aureus 209 P и Escherichia coli 113-13. Инкубация взвесей микроорганизмов в присутствии наночастиц без доступа света не приводила к существенному сокращению численности бактерий. Облучение в течение 30 мин бактериальных суспензий, содержащих наночастицы, вызывало гибель 39% популяции S. aureus и 80% популяции E. coli. Повышение температуры контрольных образцов, не содержащих фототермических агентов, в обоих случаях не превышало 1°С на протяжении всего времени эксперимента. Для суспензий бактерий (в равной степени S. aureus и E. coli), инкубированныхс золотыми нанозвездами в процессе облучения, было выявлено повышение температурного показателя, в среднем, на 4°С. Более выраженная антибактериальная активность комбинации золотых нанозвезд и инфракрасного (808 нм) лазерного излучения в отношении E. coli может быть объяснена также большей чувствительностью грамотрицательных микроорганизмов к фототермическому воздействию.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):86-93
86-93
Молекулярные механизмы звукового открытия гематоэнцефалического барьера у грызунов
Аннотация
В экспериментах на 35 здоровых мышах-самцах линии C57BL/6 весом 25±3 г было показано, что громкие звук/музыка в течение 2 ч вызывают временное повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера у грызунов. Для исследования изменений проницаемости гематоэнцефалического барьера были исследованы молекулярные механизмы, ответственные за его открытие с помощью лазерной спекл-контрастной визуализации регионального мозгового кровотока (rCBF), иммуногистохимического анализа и биохимического анализа адреналина в плазме крови. При звукозависимом повышении проницаемости гематоэнцефалического барьера наблюдалось снижение интенсивности сигнала со стороны CLND-5, Occ, JAM и повышение сигнала от ZO-1. Однако уже через 4 ч наблюдалось восстановление интенсивности сигнала от изучаемых белков, что может быть связано с их интернализацией. Результаты исследования о музыкально-звуковом открытии гематоэнцефалического барьера в интактном мозге требуют пересмотра традиционных знаний о барьерных функциях мозга и открывают новые возможности неинвазивных стратегий доставки лекарственных средств. Это может дать некоторое представление об этиологии расстройств головного мозга, которые возникают в результате непреднамеренного или преднамеренного воздействия очень громкихзвуков, например, боевых действий или рок-концертов.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):94-103
94-103
Цветометрическая система мониторинга роста микроводоросли Dunaliella salina в лабораторных условиях
Аннотация
Солоноводная микроводоросль Dunaliella salina, являясь экстремофильным галофитом, представляет собой перспективный объект для биотехнологических производств. Целью данной работы является разработка методологии недеструктивного контроля развития культуры микроводоросли в условиях сбалансированного роста в процессе периодического культивирования в планшетах. Перед началом эксперимента культуру микроводоросли синхронизировали. Количественное содержание хлорофиллов a и b, а также каротиноидов определяли спектрофотометрически в спиртовых экстрактах. В процессе культивирования осуществляли запись изображений цейтраферной съемкой на камеру смартфона. Основу цветометрической оценки составляет анализ временной серии изображений в цветовой модели RGB. Показано, что соотношение цветов с высокой степенью коррелирует с содержанием определяемых основных растительных пигментов – хлорофиллов и каротиноидов, и с данными спектрофотометрических измерений живых суспензий. Наиболее ярко проявляются изменения синего канала, менее всего – зеленого. Логарифм интенсивности цвета линейно зависит от степени разведения культуры. Разработанный метод оперативного слежения за динамикой развития культуры микроводоросли D. salina позволяет строить кривые роста и решать многопараметрические задачи по оптимизации культивирования микроводорослей, в том числе при работе с большими массивами образцов.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):104-109
104-109
Эколого-ценотическая характеристика растительных сообществ с участием Colchicum bulbocodium subsp. versicolor (Colchicaceae) в Нижнем Поволжье
Аннотация
В период массового цветения Colchicum bulbocodium subsp. versicolor в 2014–2018 гг. сделаны фитоценотические описания 23 сообществ с его участием. Изученные сообщества с C. bulbocodium subsp. versicolor в Нижнем Поволжье произрастают чаще всего на склонах балок южной или восточной экспозиции, реже – на южных и северных склонах холмов, равнинных участках, днищах балок и лиманов, заливных пойменных лугах. Во всех сообществах сC. bulbocodium subsp. versicolor в период его массового цветения отмечено 207 видов сосудистых растений. На одно описание приходилось от 9 до 36 видов. Биологическое разнообразие оценивали с помощью индексов Шеннона и полидоминантности, а доминирование – с помощью индекса Симпсона. Разнообразие сообществ охарактеризовано с помощью индекса полидоминантности. Для выяснения видового сходства сообществ при попарном сравнении использовали коэффициент Жаккара. Выявлено, что C. bulbocodium subsp. versicolor входит в состав довольно разнообразных сообществ, отличающихся по богатству, разнообразию и видовому составу. Подвид не имеет строгой приуроченности к определенным фитоценозам. Произрастает чаще всего на богатых, реже – довольно богатых или слабосолонцеватых почвах. Аллювиальность их чаще слабая, чем умеренная. Чаще увлажнение соответствует сухостепному либо полупустынному типу, редко – среднестепному, являясь умеренно переменным, в некоторых случаях – сильно переменным. Влияние выпаса – слабое, в отдельных сообществах – умеренное и даже сильное. В сообществах c C. bulbocodium subsp. versicolor преобладают гемикриптофиты, преимущественно стержнекорневые, короткокорневищные и длиннокорневищные травянистые многолетники. В фитоценотическом отношении большинство видов принадлежит к зональному типу растительности – степному. Заметно участие луговых видов. Весьма велика доля сорных видов, что свидетельствует о большом антропогенном воздействии на сообщества.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023;23(1):110-123
110-123